JP2001251898A - 内燃機関用スタータジェネレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機関の始動時にはスタータモータとして大きな
トルクを発生させることができ、機関が始動した後はバ
ッテリに過大な充電電流が流れるのを防ぐことができる
内燃機関用スタータジェネレータを提供する。 【解決手段】磁石回転子とコイルＷ1 〜Ｗ6 を有する固
定子と、コイルＷ1 に流れる電流を切換えるスイッチ回
路４〜７と、これらのスイッチ回路のスイッチ素子を制
御するスイッチ制御部８とを設ける。機関の始動時に
は、回転子の位置に応じてスイッチ回路４〜７を制御す
ることにより全てのコイルＷ1 〜Ｗ2 に充分な電流を流
して大きなトルクを発生させる。機関が始動した後は、
一部のスイッチ回路４及び５に設けられた整流用ダイオ
ードＤ1 及びＤ2 により構成される整流回路を通して一
部のコイルＷ2 からバッテリ９に充電電流を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の始動時
にはスタータモータとして働き、内燃機関の始動後はジ
ェネレータとして働く内燃機関用スタータジェネレータ
（内燃機関始動用電動機兼用発電装置）に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関には、各種の電装品負荷を駆動
するためにジェネレータが取り付けられている。一般に
用いられている内燃機関用のジェネレータは、機関のク
ランク軸に取り付けられるフライホイール磁石回転子
と、電機子鉄心に電機子コイルを巻装して構成した固定
子とからなっている。固定子には、内燃機関用点火装置
を駆動する点火用発電コイルや、燃料噴射装置駆動用の
発電コイル等、機関を運転するために必須の電装品負荷
を駆動する発電コイルと、ランプ負荷やバッテリなどの
随時駆動負荷に電力を供給する発電コイルとが設けられ
ている。

【０００３】フライホイール磁石回転子のフライホイー
ルの周壁部の外周にはリングギアが固定され、機関のケ
ースにはスタータモータ（始動用電動機）が取り付けら
れている。スタータモータの出力軸にはピニオンギアが
取り付けられ、該スタータモータが駆動されたときにピ
ニオンギアが前方に飛び出してリングギアに噛み合うこ
とによりフライホイール磁石回転子をクランク軸ととも
に回転させる。

【０００４】磁石回転子が回転すると、固定子に設けら
れた点火用発電コイルに電圧が誘起するため、内燃機関
用点火装置が機関を点火して始動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
内燃機関では、機関を始動するためにフライホイールの
外周にリングギアを取り付けるとともに、スタータモー
タを設ける必要があったため、機関の構造が複雑になる
のを避けられなかった。

【０００６】そこで、図１９に示したように、機関Ｅng
のクランク軸ｃに取り付けた磁石回転子ｒt と機関のケ
ースに取り付けられた固定子ｓt とを備えた回転電機を
設けて、この回転電機をブラシレス直流電動機として動
作させることにより機関を始動させ、機関が始動した後
はジェネレータとして動作させるようにしたスタータジ
ェネレータが提案された。

【０００７】しかしながら、スタータモータ（始動用電
動機）とバッテリ充電用のジェネレータ（磁石発電機）
とでは、それぞれに要求される特性を満足するために必
要とされる巻線仕様が全く異なるため、磁石回転子と固
定子とからなる回転電機をスタータモータとジェネレー
タとに兼用するという考え方は、アイディアとしては成
立しても、未だ実用の段階には至っていない。

【０００８】即ち、スタータモータは、始動時に大きな
トルクを発生する必要があるため、ジェネレータをスタ
ータモータとして用いるためには、始動時に瞬時に大き
な電流を流すことができるように、その電機子コイルの
巻線抵抗を小さくする必要がある。そのため、ジェネレ
ータをスタータモータとして用いる場合には、その電機
子コイルの巻数を少なくするとともに、コイルの導体の
線径を大きくする必要がある。

【０００９】また機関が始動した後は、ジェネレータの
出力でバッテリを充電する必要があるため、アイドリン
グ回転付近での発電出力がバッテリ電圧にほぼ等しくな
るように、電機子コイルの巻数を設定する必要がある。

【００１０】ところが、このようにジェネレータを構成
すると、機関の中高速回転時にバッテリの充電電流が大
きくなり過ぎ、バッテリが破損するおそれがある。

【００１１】バッテリの過充電を防止するため、バッテ
リに印加される電圧が過大になったときにジェネレータ
の出力を短絡するレギュレータを設けることが考えられ
るが、上記のように巻線抵抗を小さく設定したジェネレ
ータに対して短絡式のレギュレータを用いると、短絡電
流が大きくなり過ぎて、レギュレータを構成する電子部
品が破損するおそれがある。

【００１２】なお、電機子コイルにつながるコンミュテ
ータを有する固定子と、該コンミュテータに摺動接触す
るブラシを有する磁石回転子とを備えて、機関の始動時
には、ブラシをコンミュテータに接触させることにより
ジェネレータをブラシ付きの直流電動機として運転し、
機関が始動した後は、遠心クラッチ機構によりブラシを
コンミュテータから引き離して、ジェネレータとして運
転するようにしたスタータジェネレータが知られてい
る。

【００１３】このスタータジェネレータでは、内燃機関
の始動時には固定子の電機子コイルの全てに駆動電流を
供給することにより十分な始動トルクを発生させること
ができ、機関が始動した後は、電機子コイルの一部から
取り出した出力を整流器を通してバッテリに供給するこ
とにより、バッテリが過充電状態になるのを防止するこ
とができる。

【００１４】しかしながら、このスタータジェネレータ
では、機関が始動した後にブラシをコンミュテータから
引き離すために遠心クラッチを必要とするため、構造が
複雑になってコストが高くなるのを避けられなかった。
また、機関の始動時にブラシをコンミュテータに接触さ
せるため、ブラシ及びコンミュテータが消耗し、そのメ
ンテナンスが必要になるという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、機関の始動時にスタータ
モータとして運転する際には、機関を始動するために必
要な高いトルクを得ることができ、機関が始動した後、
ジェネレータとして動作させる際には、バッテリが過充
電状態になることがないように、その出力を抑制するこ
とができるようにした内燃機関用スタータジェネレータ
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関を始
動する際にはスタータモータとして働き、機関が始動し
た後はバッテリを充電するための出力を発生するジェネ
レータとして働くスタータジェネレータに係わるもので
ある。

【００１７】本発明に係わるスタータジェネレータは、
内燃機関のクランク軸に取り付けられる磁石回転子と、
固定子と、固定子側の特定の位置を通過している磁石回
転子の磁極がＮ極であるかＳ極であるかを検出する回転
子磁極センサと、バッテリの両端に並列に接続される第
１ないし第４スイッチ回路と、回転子磁極センサの出力
に応じて第１ないし第４スイッチ回路のスイッチ素子を
制御するスイッチ制御部とにより構成される。

【００１８】更に詳細に説明すると、磁石回転子は、等
角度間隔で配置されたｎ極（ｎは４以上の偶数）の磁石
界磁を有するように構成される。

【００１９】固定子は、電機子鉄心と、磁石回転子の回
転方向に順に並ぶように、かつそれぞれの巻き方向を同
一として電機子鉄心に巻回されて、閉回路を構成するよ
うに順に直列に接続されたｍ（ｍ＝ｎ×α）個のコイル
（αは１以上の整数）とにより構成されていて、第１の
コイルないし第ｍのコイルのそれぞれの巻終りの端末部
とそれぞれに隣接するコイルの巻始めの端末部との接続
点からそれぞれ第１ないし第ｍのタップ端子が導出され
ている。この固定子においては、同位相の１つ置きのタ
ップ端子が第１グループのタップ端子を構成し、前記第
１グループのコイル接続端子と逆位相の他の１つ置きの
タップ端子が第２グループのタップ端子を構成してい
る。

【００２０】内燃機関の始動時に各コイルに大きな電流
を流すことができるようにするため、各コイルは断面積
が大きい導体を用いて巻回される。また内燃機関が始動
した後、アイドリング回転数付近の回転数で回転してい
るときに、固定子からバッテリ電圧にほぼ等しい電圧を
出力させることができるように、各コイルの巻数が設定
されている。

【００２１】回転子磁極センサは、固定子の第１ないし
第ｍのコイルの中から選択した隣り合う特定の２つのコ
イルの間に設定した検出位置で、該検出位置を通過する
磁石回転子の磁極がＮ極であるかＳ極であるかを検出し
て、検出した磁極がＮ極のときとＳ極のときとで異なる
レベルの磁極検出信号を出力する。この回転子磁極セン
サは、特定のコイルの間に配置されて、磁石回転子の各
磁極の極性を直接検出する磁気センサ（例えばホールＩ
Ｃ）により構成してもよく、また、固定子の隣り合う特
定のコイルの間の位置を通過する磁石回転子の各磁極の
極性を間接的に検出する適宜のセンサにより構成しても
よい。磁石回転子の各磁極の極性を間接的に検出するセ
ンサとしては、例えば、磁石回転子の一方の極性の磁極
（例えばＮ極）に相応する位置にスリットを有して磁石
回転子とともに回転するように設けられたフォトインタ
ラプタ（コード板）と、該フォトインタラプタを間にし
て対向する発光素子及び受光素子とを備えたフォトエン
コーダを用いることができる。

【００２２】一般のブラシレス直流電動機では、多相の
電機子コイルの各相毎に回転子の磁極を検出するセンサ
を設けるが、本発明では、回転子磁極センサを１つだけ
設ければよい。

【００２３】第１スイッチ回路は、上段のスイッチ素子
と該上段のスイッチ素子に対して直列に接続された下段
のスイッチ素子と下段のスイッチ素子側にアノードを向
けた状態で上段のスイッチ素子に並列接続された上段の
整流用ダイオードとカソードを上段のスイッチ素子側に
向けた状態で下段のスイッチ素子に並列接続された下段
の整流用ダイオードとにより構成されていて、上段のス
イッチ素子をバッテリの正極端子側に向けた状態で該バ
ッテリの両端に接続される。この第１スイッチ回路は、
少なくとも１つ設けられて、上段のスイッチ素子と下段
のスイッチ素子との間から引き出された中間端子が、固
定子の第１グループのタップ端子の少なくとも１つに接
続される。

【００２４】第２スイッチ回路は、第１スイッチ回路と
同様に構成されている。この第２スイッチ回路も少なく
とも１つ設けられて、その中間端子が第２グループのタ
ップ端子の少なくとも１つに接続される。

【００２５】第３スイッチ回路は、上段のアームと該上
段のアームに直列に接続された下段のアームとにより構
成される。上段のアームは、上段のスイッチ素子と該上
段のスイッチ素子のオン時の通電方向に対して順方向の
上段の充電阻止ダイオードとの直列回路からなり、下段
のアームは、下段のスイッチ素子と該下段のスイッチ素
子のオン時の通電方向に対して順方向の下段の充電阻止
ダイオードとの直列回路からなっている。この第３スイ
ッチ回路は、上段のアームをバッテリの正極端子側に位
置させた状態で該バッテリの両端に接続される。第３ス
イッチ回路は、少なくとも１つ設けられていて、その上
段のアームと下段のアームとの間から引き出された中間
端子が、第１スイッチ回路の中間端子には接続されてい
ない固定子の第１グループのタップ端子の少なくとも１
つに接続されている。

【００２６】第４スイッチ回路は、第３スイッチ回路と
同様に構成されている。この第４スイッチ回路は、少な
くとも１つ設けられて、その中間端子が第２スイッチ回
路の中間端子が接続されていない第２グループのタップ
端子の少なくとも１つに接続される。

【００２７】上記第１ないし第４スイッチ回路のスイッ
チ素子を制御するスイッチ制御部は、内燃機関の始動時
に磁石回転子をクランク軸の回転方向に回転させるべ
く、回転子磁極センサの出力が一方のレベルにあるとき
に第１スイッチ回路及び第３スイッチ回路の上段のスイ
ッチ素子と第２スイッチ回路及び第４スイッチ回路の下
段のスイッチ素子とをオン状態にし、回転子磁極センサ
の出力が他方のレベルにあるときに第２スイッチ回路及
び第４スイッチ回路の上段のスイッチ素子と第１スイッ
チ回路及び第３スイッチ回路の下段のスイッチ素子とを
オン状態にするように、第１ないし第４スイッチ回路を
オンオフ制御する。

【００２８】上記のように構成すると、内燃機関を始動
する際には、固定子の全てのコイルに駆動電流を流して
大きなトルクを発生させることができるため、機関の始
動を支障なく行なわせることができる。

【００２９】また機関が始動した後は、固定子のコイル
から、第１及び第２スイッチ回路の上段の整流用ダイオ
ードと下段の整流用ダイオードとにより構成される全波
整流回路を通して、バッテリに充電電流が供給される。
このとき、第３及び第４スイッチ回路が接続されたコイ
ルの出力はバッテリに供給されないため、機関の中高速
回転時にバッテリに過大な充電電流が流れるのを防ぐこ
とができる。

【００３０】上記の構成では、第３スイッチ回路及び第
４スイッチ回路に充電阻止ダイオードを設けて、第３ス
イッチ回路及び第４スイッチ回路を通してバッテリに充
電電流が流れるのを阻止するようにしているが、第３ス
イッチ回路及び第４スイッチ回路から充電阻止ダイオー
ドを省略して、両スイッチ回路のそれぞれの上段のスイ
ッチ素子と下段のスイッチ素子との間から引き出した中
間端子をタップ選択用スイッチを通して所定のタップ端
子に接続する構成とし、機関の回転数が始動完了回転数
未満のときに各タップ選択スイッチをオン状態にし、内
燃機関の回転数が始動完了回転数以上になっているとき
に各タップ選択スイッチをオフ状態にするように各タッ
プ選択スイッチを回転数に応じて制御するようにしても
よい。

【００３１】このように構成した場合、機関を始動する
際には、固定子の全てのコイルに駆動電流を流して大き
なトルクを発生させることができる。また機関が始動し
た後は、固定子のコイルから、第１及び第２スイッチ回
路の上段の整流用ダイオードと下段の整流用ダイオード
とにより構成される全波整流回路を通して、バッテリに
充電電流が供給され、第３スイッチ回路及び第４スイッ
チ回路を通してバッテリに充電電流が流れることがない
ため、バッテリの過充電を防止することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わるスタータジ
ェネレータの構成例を示したもので、同図において１は
磁石回転子、２は固定子である。磁石回転子１は、鉄等
の強磁性材料によりほぼカップ状に形成されたフライホ
イール１００と、該フライホイール１００の周壁部１０
１の内周に等角度間隔で取り付けられてフライホイール
の径方向に着磁された円弧状の永久磁石Ｍ1 〜Ｍ6 とか
らなっている。

【００３３】磁石Ｍ1 〜Ｍ6 は、フライホイールの周方
向に交互に異なる極性の磁極（Ｓ極及びＮ極）が並ぶよ
うに着磁されていて、これらの磁石により、等角度間隔
で並ぶ６極の磁極を有する磁石界磁Ｍが構成されてい
る。

【００３４】フライホイール１００の底壁部の中央部に
は回転軸取付け用のボス部１０２が設けられ、このボス
部が図示しない内燃機関のクランク軸に取り付けられ
る。

【００３５】固定子２は、電機子鉄心２００と、該電機
子鉄心に巻回された第１ないし第６のコイルＷ1 〜Ｗ6
とからなっている。電機子鉄心２００は環状に形成され
た継鉄部Ｙと、該継鉄部Ｙの外周から等角度間隔で放射
状に突出した第１ないし第６の突極部Ｐ1 〜Ｐ6 とから
なっていて、突極部Ｐ1 〜Ｐ6 にそれぞれ第１ないし第
６のコイルＷ1 〜Ｗ6 が集中巻きされている。第１ない
し第６のコイルＷ1 〜Ｗ6 は、磁石回転子１の回転方向
に順に並ぶように、かつそれぞれの巻き方向を同一とし
て電機子鉄心２００に巻回されて、閉回路を構成するよ
うに順に直列に接続されている。

【００３６】図２に示したように、第１のコイルＷ1 な
いし第６のコイルＷ6 のそれぞれの巻終りの端末部とそ
れぞれに隣接するコイルの巻始めの端末部との接続点か
らそれぞれ第１ないし第６のタップ端子ｔ1 ないしｔ6
が導出されて、同位相の１つ置きの３つのタップ端子ｔ
1 ，ｔ3 及びｔ5 が第１グループのタップ端子を構成
し、この第１グループのコイル接続端子と逆位相の他の
１つ置きの３つのタップ端子ｔ2 ，ｔ4 及びｔ6 が第２
グループのタップ端子を構成している。

【００３７】ここで同位相のタップ端子とは、磁石回転
子の磁極に対する位相関係が等しいコイルにつながるタ
ップ端子であることを意味する。例えば図１に示した瞬
間には、タップ端子ｔ1 につながるコイルＷ1 及びＷ2
のうち、回転子の回転方向に対して位相が進んだ方のコ
イルがＮ極に対向しているが、このとき他の同位相のタ
ップ端子ｔ3 につながるコイルＷ3 ，Ｗ4 及びタップ端
子ｔ5 につながるコイルＷ5 ，Ｗ6 のうちの位相が進ん
だ方向のコイルＷ3 及びＷ5 もＮ極に対向している。

【００３８】また図示のようにタップ端子ｔ1 ，ｔ3 ，
ｔ5 にそれぞれつながるコイルのうち、位相が進んだ方
のコイルＷ1 ，Ｗ3 及びＷ5 がＮ極に対向しているとき
に、これらのタップ端子と逆位相のタップ端子ｔ2 ，ｔ
4 及びｔ6 にそれぞれつながるコイルのうち位相が進ん
だ方のコイルＷ2 ，Ｗ4 及びＷ6 はＳ極に対向してい
る。

【００３９】固定子２は、図示しない内燃機関のケース
等に設けられた固定子取り付け部に取り付けられて、そ
の突極部Ｐ1 〜Ｐ6 の先端の磁極部が磁石回転子１の磁
極に所定のギャップを介して対向させられる。

【００４０】この例では、固定子２側に１つの回転子磁
極センサ３が固定されている。図示の回転子磁極センサ
３は、固定子の隣り合う特定の２つのコイルの間（図示
の例では、隣り合う２つのコイルＷ6 とＷ1 との間）の
位置に設定された検出位置で、該検出位置を通過する磁
石回転子の各磁極の極性を検出する磁気センサからなっ
ていて、検出した磁極がＮ極のときとＳ極のときとで異
なるレベルの信号を出力する。この磁気センサとして
は、例えばホールＩＣを用いることができる。

【００４１】図１に示した例では、スタータジェネレー
タを駆動するため、図２に示したように、１つずつ設け
られた第１スイッチ回路４及び第２スイッチ回路５と、
２つずつ設けられた第３スイッチ回路６及び第４スイッ
チ回路７と、これらスイッチ回路のスイッチ素子を制御
するスイッチ制御部８とからなる駆動回路が設けられて
いる。

【００４２】第１スイッチ回路４は、上段のスイッチ素
子Ｓ1 と該上段のスイッチ素子に対して直列に接続され
た下段のスイッチ素子Ｓ2 と、下段のスイッチ素子Ｓ2
側にアノードを向けた状態で上段のスイッチ素子Ｓ1 に
並列に接続された上段の整流用ダイオードＤ1 と、カソ
ードを上段のスイッチ素子Ｓ1 側に向けた状態で下段の
スイッチ素子Ｓ2 に並列に接続された下段の整流用ダイ
オードＤ2 とを有している。この第１スイッチ回路４
は、上段のスイッチ素子Ｓ1 をバッテリ９の正極端子側
に向けた状態で該バッテリ９の両端に接続されている。
第１スイッチ回路４の上段のスイッチ素子Ｓ1 と下段の
スイッチ素子Ｓ2 との間から中間端子４ａが引き出さ
れ、該中間端子４ａが、固定子２の第１グループのタッ
プ端子の少なくとも１つ（図示の例では１つのタップ端
子ｔ1 ）に接続されている。

【００４３】第２スイッチ回路５は、第１スイッチ回路
４と同様に構成されて、その中間端子５ａが第２グルー
プのタップ端子の少なくとも１つ（図示の例では１つの
タップ端子ｔ2 ）に接続されている。

【００４４】なお第１スイッチ回路４及び第２スイッチ
回路５は、それぞれ２以上設けられる場合もあるが、図
示の例では、これらのスイッチ回路が１つずつ設けられ
ている。

【００４５】第３スイッチ回路６は、上段のスイッチ素
子Ｓ1 と該上段のスイッチ素子Ｓ1のオン時の通電方向
に対して順方向の上段の充電阻止ダイオードｄ1 との直
列回路からなる上段のアームと、下段のスイッチ素子Ｓ
2 と該下段のスイッチ素子のオン時の通電方向に対して
順方向の下段の充電阻止ダイオードｄ2 との直列回路か
らなっていて上段のアームに対して直列に接続された下
段のアームとを有して、上段のアーム（Ｓ1 ，ｄ1 ）を
バッテリ９の正極端子側に位置させた状態で該バッテリ
の両端に接続されている。この第３スイッチ回路６にお
いては、上段のアーム（Ｓ1 ，ｄ1 ）と下段のアーム
（Ｓ2 ，ｄ2 ）との間から中間端子６ａが引き出されて
いる。第３スイッチ回路６は、少なくとも１つ設けられ
て、その中間端子６ａが、固定子２の第１グループのタ
ップ端子の少なくとも１つに接続される。図示の例で
は、第３スイッチ回路６が２つ設けられていて、一方の
第３スイッチ回路６の中間端子６ａは、固定子の第１グ
ループのタップ端子ｔ3 に、また他方の第３スイッチ回
路６は、タップ端子ｔ5 にそれぞれ接続されている。

【００４６】第４スイッチ回路７は、第３スイッチ回路
６と同様に構成されている。この第４スイッチ回路７も
少なくとも１つ設けられてその中間端子７ａが、第２ス
イッチ回路５の中間端子５ａが接続されていない第２グ
ループのタップ端子の少なくとも１つに接続される。図
示の例では、第４スイッチ回路７が２つ設けられてい
て、一方の第４スイッチ回路７の中間端子７ａがタップ
端子ｔ4 に接続され、他方の第４スイッチ回路７の中間
端子７ａがタップ端子ｔ6 に接続されている。

【００４７】図１に示した例では、各スイッチ素子がＮ
チャンネル形のＭＯＳＦＥＴからなっているが、各スイ
ッチ素子は必ずしもＭＯＳＦＥＴでなくてもよく、バイ
ポーラトランジスタやＩＧＢＴ（ゲート絶縁形バイポー
ラトランジスタ）等であってもよい。

【００４８】各スイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴを用い
る場合には、そのドレインソース間に形成されている寄
生ダイオードを整流用ダイオードＤ1 及びＤ2 として用
いることができる。

【００４９】図示の例では、スイッチ素子としてＭＯＳ
ＦＥＴを用いているため、第３スイッチ回路６及び第４
スイッチ回路７においても、上段のスイッチ素子Ｓ1 及
び下段のスイッチ素子Ｓ2 にそれぞれ整流用ダイオード
Ｄ1 及びＤ2 が並列接続されているが、これらの整流用
ダイオードはなくてもよい。

【００５０】図示の例では、バッテリ９からコイルＷ1
〜Ｗ6 に流れる電流を検出するために、第１ないし第４
スイッチ回路４〜７の下段のスイッチ素子Ｓ2 の共通接
続点とバッテリ９の負極端子との間にシャント抵抗Ｒ1
が挿入されている。

【００５１】図１に示した回転電機を内燃機関の始動時
に電動機として動作させて、磁石回転子１をクランク軸
の回転方向に回転させるため、回転子磁極センサ３の出
力に応じて第１ないし第４スイッチ回路４ないし７のス
イッチ素子を制御するスイッチ制御部８が設けられてい
る。

【００５２】このスイッチ制御部８は、回転子磁極セン
サ３が例えばＮ極を検出していて、その出力Ｖh が一方
のレベルにあるときに第１スイッチ回路４及び第３スイ
ッチ回路６の上段のスイッチ素子Ｓ1 と第２スイッチ回
路５及び第４スイッチ回路７の下段のスイッチ素子Ｓ2
とをオン状態にし、回転子磁極センサ３が他方の磁極
（例えばＳ極）を検出していて、その出力Ｖh が他方の
レベルにあるときに第２スイッチ回路５及び第４スイッ
チ回路７の上段のスイッチ素子Ｓ1 と第１スイッチ回路
４及び第３スイッチ回路６の下段のスイッチ素子Ｓ2 と
をオン状態にするように、第１ないし第４スイッチ回路
をオンオフ制御する。

【００５３】図示の例では、回転子磁極センサ３がホー
ルＩＣからなっていて、該回転子磁極センサがＮ極を検
出したとき及びＳ極を検出したときにそれぞれＨレベル
（高レベル）及びＬレベル（低レベルまたは零レベル）
の信号Ｖh を出力するようになっている。スイッチ制御
部８には信号分配回路８Ａ及び８Ｂが設けられていて、
信号分配回路８Ａには回転子磁極センサ３の出力信号Ｖ
h がそのまま入力され、信号分配回路８Ｂには、インバ
ータ回路ＩＮＶにより反転された回転子磁極センサの出
力信号が入力されている。スイッチ制御部８にはまた回
転数・駆動電流制御回路８Ｃが設けられていて、この回
転数・駆動電流制御回路８Ｃには、回転子磁極センサ３
の出力信号と、シャント抵抗Ｒ1 の両端の電圧とが入力
されている。

【００５４】信号分配回路８Ａは、回転子磁極センサ３
がＮ極を検出して、Ｈレベルの信号Ｖh を出力している
ときにタップ端子ｔ1 に接続された第１スイッチ回路
４、タップ端子ｔ3 に接続された第３スイッチ回路６、
及びタップ端子ｔ5 に接続された第３スイッチ回路６の
上段のスイッチ素子Ｓ1 にそれぞれ与える駆動信号Ａ，
Ｃ及びＥをＨレベルとして、これらのスイッチ回路のス
イッチ素子Ｓ1 をオン状態にする。またこのとき信号分
配回路８Ｂは、タップ端子ｔ2 ，ｔ4 ，ｔ6 にそれぞれ
接続されたスイッチ回路５，７，７の下段のスイッチ素
子Ｓ2 に与える駆動信号Ｂ，Ｄ，ＦをＨレベルとして、
これらのスイッチ回路のスイッチ素子Ｓ2をオン状態に
する。

【００５５】また回転子磁極センサ３が磁石回転子のＮ
極を検出してＨレベルの信号Ｖh を出力しているとき
に、信号分配回路８Ａは、タップ端子ｔ2 ，ｔ4 及びｔ
6 にそれぞれ接続されたスイッチ回路５，７，７の上段
のスイッチ素子Ｓ1 に与える駆動信号Ｂ´，Ｄ´及びＦ
´をＬレベルとして、これらのスイッチ素子Ｓ1 をオフ
状態に保つ。

【００５６】回転子磁極センサ３が磁石回転子のＳ極を
検出してＬレベルの信号Ｖh を出力しているときには、
信号分配回路８Ａがタップ端子ｔ2 ，ｔ4 ，ｔ6 にそれ
ぞれ接続されたスイッチ回路５，７，７に与える駆動信
号Ｂ´，Ｄ´及びＦ´をＨレベルとして、これらのスイ
ッチ回路の上段のスイッチ素子Ｓ1 をオン状態にし、タ
ップ端子ｔ1 ，ｔ3 ，ｔ5 につながるスイッチ回路４，
６，６の上段のスイッチ素子Ｓ1 に与える駆動信号Ａ，
Ｃ，ＥをＬレベルとして、これらのスイッチ素子Ｓ1 を
オフ状態にする。

【００５７】また回転子磁極センサ３が回転子のＳ極を
検出してＬレベルの信号を出力しているときには、信号
分配回路８Ｂがタップ端子ｔ1 ，ｔ3 ，ｔ5 に接続され
たスイッチ回路４，６，６の下段のスイッチ素子Ｓ2 に
与える駆動信号Ａ´，Ｃ´，Ｅ´をＨレベルとして、こ
れらのスイッチＳ2 をオン状態にし、タップ端子ｔ2，
ｔ4 ，ｔ6 に接続されたスイッチ回路５，７，７の下段
のスイッチ素子Ｓ2 に与える駆動信号Ｂ，Ｄ，ＦをＬレ
ベルとしてこれらのスイッチ素子Ｓ2 をオフ状態に保
つ。

【００５８】回転数・駆動電流制御回路８Ｃは、回転子
磁極センサ３の出力周波数から電動機の回転数を演算し
て、演算した回転数が機関の始動完了回転数よりも僅か
に高く、アイドリング回転数よりも僅かに低く設定され
た設定回転数に達したときに、信号分配回路８Ａ及び８
Ｂに駆動停止指令信号を与えて、信号分配回路８Ａ及び
８Ｂから出力される全ての駆動信号をＬレベルとし、コ
イルＷ1 〜Ｗ6 への駆動電流の供給を停止する。

【００５９】回転数・駆動電流制御回路８Ｃはまた、シ
ャント抵抗Ｒ1 の両端の電圧から検出された駆動電流の
大きさが制限値を超えたときに、信号分配回路８Ａ及び
８Ｂに駆動停止指令信号を与えて、信号分配回路８Ａ及
び８Ｂから出力される全ての駆動信号をＬレベルとす
る。これにより、コイルＷ1 〜Ｗ6 への駆動電流の供給
を停止して、コイルに過大な電流が流れるのを防止す
る。

【００６０】図１及び図２に示したスタータジェネレー
タにおいては、第１スイッチ回路４の整流用ダイオード
Ｄ1 ，Ｄ2 と、第２スイッチ回路５の整流用ダイオード
Ｄ1，Ｄ2 とにより、第１ないし第６のコイルＷ1 〜Ｗ6
のうちの１つのコイルＷ2に誘起する電圧を整流する単
相ブリッジ全波整流回路が構成され、この整流回路の直
流出力端子間に得られる電圧がバッテリ９の端子電圧を
超えた時に該整流回路からバッテリに充電電流が供給さ
れるようになっている。

【００６１】図１及び図２に示したスタータジェネレー
タにおいては、回転子磁極センサ３が検出する磁極の極
性が変化する毎に、バッテリ９から固定子の第１グルー
プのタップ端子ｔ1 ，ｔ3 及びｔ5 を通してコイルに電
流を流す状態と、バッテリ９から固定子の第２グループ
のタップ端子ｔ2 ，ｔ4 及びｔ6 を通してコイルに電流
を流す状態とを切り換えて、磁石回転子１を機関の回転
方向に回転させる。

【００６２】図３は、回転子磁極センサ３がＨレベルの
信号を出力しているときの駆動回路の状態を示してい
る。回転子磁極センサ３がＨレベルの信号を出力してい
るときには、タップ端子ｔ1 及びｔ3 ，ｔ5 につながる
第１スイッチ回路４及び第３スイッチ回路６，６の上段
のスイッチ素子Ｓ1 がオン状態になり、タップ端子ｔ2
及びｔ4 ，ｔ6 につながる第２スイッチ回路５及び第４
スイッチ回路７，７の下段のスイッチ素子Ｓ2 がオン状
態になる。このときバッテリ９から第１スイッチ回路４
の上段のスイッチＳ1 と中間端子４ａとを通して電流ｉ
が流れ、この電流ｉは、タップ端子ｔ1 を通してコイル
Ｗ1 及びＷ2 に分流する。

【００６３】コイルＷ1 に流入した電流はタップ端子ｔ
6 から第４スイッチ回路７の下段のスイッチ素子Ｓ2 を
通してバッテリ９に帰還し、コイルＷ2 に流入した電流
はタップ端子ｔ2 から第２スイッチ回路５の下段のスイ
ッチ素子Ｓ2 を通してバッテリ９に帰還する。

【００６４】またバッテリ９からタップ端子ｔ3 につな
がる第３スイッチ回路６の上段のスイッチＳ1 とダイオ
ードｄ1 と中間端子６ａとを通してタップ端子ｔ3 に電
流ｉが流れ、この電流はコイルＷ3 とＷ4 とに分流す
る。コイルＷ3 に流入した電流はタップ端子ｔ2 から第
２スイッチ回路５の下段のスイッチ素子Ｓ2 を通してバ
ッテリ９に帰還し、コイルＷ4 に流入した電流はタップ
端子ｔ4 から第４スイッチ回路７の下段のスイッチ素子
Ｓ2 を通してバッテリ９に帰還する。

【００６５】更にバッテリ９からタップ端子ｔ5 につな
がる第３スイッチ回路６の上段のスイッチ素子Ｓ1 とダ
イオードｄ1 と中間端子６ａとを通してタップｔ5 に電
流ｉが流れ、この電流はコイルＷ5 とコイルＷ6 とに分
流する。コイルＷ5 に流入した電流はタップ端子ｔ4 か
ら第４スイッチ回路７の下段のスイッチ素子Ｓ2 を通し
てバッテリ９に帰還し、コイルＷ6 に流入した電流はタ
ップ端子ｔ6 から第４スイッチ回路７の下段のスイッチ
Ｓ2 を通してバッテリに帰還する。

【００６６】上記のようにコイルに電流が流れて磁石回
転子１が回転し、図示しない点火装置が点火動作を行う
と、内燃機関が始動する。回転数・駆動電流制御回路８
Ｃは、回転子磁極センサ３の出力の周波数から機関の回
転数を演算し、機関が始動した後、演算した回転数がア
イドリング回転数よりも僅かに低い設定値に達した時
に、第１ないし第４スイッチ回路４ないし７への駆動信
号の供給を停止する。これにより、第１ないし第４スイ
ッチ回路のスイッチ素子Ｓ1 及びＳ2 がオフ状態にな
り、図１の回転電機は電動機としての動作を停止する。
内燃機関の回転数はアイドリング回転数で落ち着く。

【００６７】内燃機関の回転数がアイドリング回転数を
超えると、発電コイルＷ2 から第１及び第２スイッチ回
路４及び６の整流用ダイオードＤ1 ，Ｄ2 により構成さ
れた整流回路を通してバッテリ９に充電電流ｉc が供給
される。このときの状態を図４に示した。図４の状態で
は、スイッチ制御部８が第１ないし第４スイッチ回路４
ないし７の全てのスイッチ素子への駆動信号の供給を停
止しており、全てのスイッチ回路のスイッチ素子Ｓ1 及
びＳ2 がオフ状態に保持されている。

【００６８】図５（Ａ）に示すように、各コイルを交流
電源ｅと該コイルの内部抵抗ｒで表し、これを単電池の
表示で等価的に表して、図４に示した状態におけるコイ
ルＷ2 と他のコイルＷ1 ，Ｗ3 〜Ｗ6 との関係を示す等
価回路を描くと図５（Ｂ）のようになる。図５（Ｂ）に
示すように、コイルＷ2 以外のコイルは、交互に位相が
１８０度異なるため、コイルＷ1 及びＷ3 〜Ｗ6 の直列
回路の両端に得られる電圧は、コイルＷ2 から得られる
電圧と同じになって、電圧のバランスはくずれない。ま
た図５（Ｂ）の等価回路において、コイルＷ2 単独から
なる回路とコイルＷ1 及びＷ3 〜Ｗ6 の直列回路とで
は、コイルＷ2 単独からなる回路の方が内部抵抗が小さ
いため、充電電流はほぼコイルＷ2 により決まってしま
う。したがって、バッテリの充電電流はほぼコイルＷ2
の出力電流に等しくなるため、半導体素子に係わる負担
を少なくすることができ、機関の中高速運転時にバッテ
リの過大な充電電流が流れてバッテリが破損するおそれ
をなくすことができる。

【００６９】またバッテリ９の充電が完了して、該バッ
テリ９の両端の電圧が設定値を超えた時には、第１及び
第２スイッチ回路４及び５の上辺のスイッチ素子Ｓ1 を
ともにオフ状態にしたままで、両スイッチ回路の下辺の
スイッチ素子Ｓ2 を同時にオン状態にすることにより、
発電コイルＷ2 を短絡して、バッテリの充電を停止させ
ることができる。このとき、第１及び第２スイッチ回路
４及び５の下辺のスイッチ素子Ｓ2 を通して流れる短絡
電流は１コイル分の短絡電流となるので、スイッチ素子
Ｓ2 の過大な負担がかかることがない。

【００７０】図１及び図２に示したスタータジェネレー
タを用いた内燃機関の回転数と、該ジェネレータにより
充電されるバッテリの電圧と、スイッチ回路の制御動作
との関係を示すタイミングチャートの一例を図６に示し
た。

【００７１】図６（Ａ）は、機関の回転数の時間的変化
を示したもので、この例では、機関が一旦始動した後、
失火したために再始動動作が行われた場合を想定してい
る。同図においてＮ1 はアイドリング回転数を示し、Ｎ
2 は始動完了を確認するための設定回転数を示してい
る。

【００７２】また図６（Ｂ）はシャント抵抗Ｒ1 の両端
に現れる電圧により検出される電流が制限値を超えた時
に、図示しない過電流検出回路から得られる過電流検出
信号を示し、図６（Ｃ）はバッテリ９の端子電圧の時間
的変化を示している。

【００７３】図６（Ｄ）は回転子磁極センサ３の出力信
号を示し、図６（Ｅ）ないし（Ｈ）はそれぞれスイッチ
制御部８が出力する駆動信号（Ａ，Ｃ，Ｅ），（Ａ´，
Ｃ´，Ｅ´），（Ｂ，Ｄ，Ｆ）及び（Ｂ´，Ｄ´，Ｆ
´）を示している。

【００７４】図６に示した例では、時刻Ｔo において、
機関を始動するために、図示しないキースイッチがオン
状態にされている。キースイッチがオン状態にされる
と、回転子磁極センサ３の出力レベルに応じて、スイッ
チ制御部８からスイッチ回路４〜７のスイッチ素子に、
図６（Ｅ）ないし（Ｈ）に示すように駆動信号（Ａ，
Ｃ，Ｅ），（Ａ´，Ｃ´，Ｅ´），（Ｂ，Ｄ，Ｆ）及び
（Ｂ´，Ｄ´，Ｆ´）が与えられる。図示の例では、時
刻Ｔo でキースイッチがオン状態にされた直後に回転子
磁極センサ３の出力のレベルがＨレベルにあるため、駆
動信号Ａ，Ｃ，Ｅ及びＢ´，Ｄ´，Ｆ´がＨレベルにさ
れ、スイッチ回路４，タップ端子ｔ4 につながるスイッ
チ回路６及びタップ端子ｔ5 につながるスイッチ回路６
の上段のスイッチ素子Ｓ1 と、第２スイッチ回路５と、
タップ端子ｔ4 につながるスイッチ回路７及びタップ端
子ｔ6 につながるスイッチ回路７の下段のスイッチ素子
Ｓ2 とがオン状態になる。これによりバッテリ９からコ
イルＷ1 〜Ｗ6 に大きな駆動電流が流れ、バッテリ９の
端子電圧が低下する。コイルＷ1 〜Ｗ6 を流れる駆動電
流が制限値を超えると、図６（Ｂ）に示すように過電流
検出信号が発生するため、回転数・駆動電流制御回路８
Ｃが図６（Ｈ）に示すように、駆動信号Ｂ´，Ｄ´，Ｆ
´をＬレベルにし、これらの駆動信号が与えられていた
スイッチ回路のスイッチ素子Ｓ2 をオフ状態にする。こ
れにより過電流検出信号が消滅し、再び駆動信号Ｂ´，
Ｄ´，Ｆ´が発生する。このように、機関の始動時に
は、コイルＷ1 〜Ｗ6 に流れる駆動電電流が制限値を超
える毎にスイッチ回路の下段のスイッチ素子がオフ状態
にされるため、コイルＷ1 〜Ｗ6 には駆動電流が断続的
に流れる。

【００７５】回転数がある程度上昇した後は、電動機の
負荷が軽くなるため、コイルＷ1 〜Ｗ6 を流れる電流が
制限値を超えなくなり、過電流検出信号は発生しなくな
る。図６に示した例では、時刻Ｔ1 において、回転数が
アイドリング回転数を超えた後、何らかの原因により機
関が失火したために、回転数が低下し、時刻Ｔ2 におい
て、回転数が設定値Ｎ2 まで低下した時に、機関の再始
動操作が行われている。

【００７６】時刻Ｔ2 において再始動操作が行われた
後、時刻Ｔ3 において回転数がアイドル回転数Ｎ1 を超
え、バッテリ９の充電が開始される。また時刻Ｔ4 にお
いて、バッテリ９の端子電圧が設定値を超えたため、第
１及び第２スイッチ回路４及び５の下段のスイッチ素子
Ｓ2 が同時にオン状態にされ、コイルＷ2 が短絡されて
いる。このコイルＷ2 の短絡により、バッテリ９の充電
が停止させられるため、バッテリ９の端子電圧が低下し
ていく。時刻Ｔ5 においてバッテリ９の端子電圧が設定
値以下になると、第１及び第２スイッチ回路４及び５の
下段のスイッチ素子Ｓ2 がオフ状態にされて、バッテリ
の充電が再開される。

【００７７】図４に示した回路でバッテリを充電した場
合に、充電電流が不足するときには、図７に示すよう
に、充電阻止ダイオードｄ1 ，ｄ2 が挿入されている第
３スイッチ回路６及び第４スイッチ回路７をそれぞれ１
つだけ設けて、それぞれの中間端子をタップ端子ｔ5 及
びｔ6 に接続し、残りのタップ端子には２つずつ設けら
れた第１スイッチ回路４または第２スイッチ回路５の中
間端子を接続する。

【００７８】このように構成した場合の等価回路は図８
のようになる。この場合、充電電流は、コイルＷ2 ，Ｗ
3 及びＷ4 の３つのコイルによりほぼ決まり、図１に示
した例でバッテリに流れる充電電流のほぼ３倍の充電電
流を流すことができる。また図７の回路では、タップ端
子ｔ1 及びｔ2 にそれぞれ接続されたスイッチ回路４及
び５の整流用ダイオードにより構成される整流回路と、
タップ端子ｔ2 及びｔ3 にそれぞれ接続されたスイッチ
回路５及び４の整流用ダイオードにより構成される整流
回路と、タップ端子ｔ3 及びｔ5 にそれぞれ接続された
スイッチ回路４及び５の整流用ダイオードにより構成さ
れる整流回路との３つの整流回路がそれぞれ３つのコイ
ルＷ2 ，Ｗ3 及びＷ4 に対応しているため、整流回路を
構成する各ダイオードに係わる負担は、図１に示した回
路を用いた場合よりも僅かに増えるだけである。

【００７９】また図７の回路から充電阻止ダイオードｄ
1 ，ｄ2 を取り去って、全てのスイッチ回路を第１スイ
ッチ回路４または第２スイッチ回路５とすると、等価回
路は図９のようになり、図１の場合のほぼ６倍の充電電
流を流すことができる。 図１０は、上記のように、電
流の出力を阻止するスイッチ回路の数を変えることによ
り、充電電流を変化させることができることを利用し
て、バッテリの充電電流を幅広く変化させることができ
るようにした例を示したものである。

【００８０】この例では、タップ端子ｔ1 〜ｔ6 のそれ
ぞれに対して同一に構成されたスイッチ回路Ｕ1 ないし
Ｕ6 が設けられている。

【００８１】各スイッチ回路は、上段のアームと該上段
のアームに直列に接続された下段のアームとからなって
いて、スイッチ回路Ｕ1 ないしＵ6 のそれぞれの上段の
アームと下段のアームとの間から引き出された中間端子
がタップ端子ｔ1 ないしｔ6に接続されている。

【００８２】スイッチ回路Ｕ1 〜Ｕ6 はそれぞれの上段
のアームをバッテリ９の正極端子側に位置させた状態で
バッテリ９の両端に並列に接続されている。

【００８３】各スイッチ回路の上段のアームは、オン時
にバッテリから流出する電流の通電を許容する上段の主
スイッチ素子Ｓ1 と、オン時の通電方向を上段の主スイ
ッチ素子Ｓ1 のオン時の通電方向と逆にして該上段の主
スイッチ素子Ｓ1 に対して直列に接続された上段の制御
用スイッチ素子Ｓ1 ´と、上段の主スイッチ素子Ｓ1の
オン時の通電方向に対して逆方向に向けられて上段の主
スイッチ素子Ｓ1 に対して並列接続された上段の整流用
ダイオードＤ1 と、上段の制御用スイッチ素子Ｓ1 ´の
オン時の通電方向と逆方向に向けられて該上段の制御用
スイッチ素子Ｓ1 ´に並列接続されたバイパス用ダイオ
ードＤ1 ´とからなっている。

【００８４】また各スイッチ回路の下段のアームは、オ
ン時にバッテリに帰還する電流の通電を許容する下段の
主スイッチ素子Ｓ2 と、オン時の通電方向を下段の主ス
イッチ素子Ｓ2 のオン時の通電方向と逆にして下段の主
スイッチ素子に直列に接続された下段の制御用スイッチ
素子Ｓ2 ´と、下段の主スイッチ素子のオン時の通電方
向に対して逆方向に向けられて下段の主スイッチ素子Ｓ
2 に並列接続された下段の整流用ダイオードＤ2 と、下
段の制御用スイッチ素子のオン時の通電方向と逆方向に
向けて該下段の制御用スイッチ素子に並列接続された下
段のバイパスダイオードＤ2 ´とからなっている。

【００８５】図示の上段の主スイッチ素子Ｓ1 は、ドレ
インをバッテリの正極端子に接続したＭＯＳＦＥＴから
なり、上段の制御用スイッチ素子Ｓ1 ´は、上段の主ス
イッチ素子Ｓ1 を構成するＭＯＳＦＥＴのソースにソー
スを接続したＭＯＳＦＥＴからなっている。

【００８６】また下段の主スイッチ素子Ｓ2 は、ソース
をバッテリの負極に接続したＭＯＳＦＥＴからなり、下
段の制御用スイッチ素子Ｓ2 ´は、主スイッチ素子Ｓ2
を構成するＭＯＳＦＥＴのドレインにドレインを接続
し、上段の制御用スイッチ素子Ｓ1 ´を構成するＭＯＳ
ＦＥＴのドレインにソースを接続したＭＯＳＦＥＴから
なっている。

【００８７】そして、スイッチ回路Ｕ1 ないしＵ6 のそ
れぞれの上段の制御用スイッチ素子Ｓ1 ´を構成するＭ
ＯＳＦＥＴのドレインと、下段の制御用スイッチ素子Ｓ
2 ´を構成するＭＯＳＦＥＴのソースとの接続点（上段
のアームと下段のアームとの接続点）からそれぞれ中間
端子ｕ1 ないしｕ6 が引き出され、これらの中間端子ｕ
1 ないしｕ6 がそれぞれ対応するタップ端子ｔ1 ないし
ｔ6 に接続されている。

【００８８】上記スイッチ回路Ｕ1 〜Ｕ6 を制御するた
めに図示しないスイッチ制御部が設けられ、該スイッチ
制御部からスイッチ回路Ｕ1 ないしＵ6 のスイッチ素子
Ｓ1及びＳ1 ´にそれぞれ駆動信号Ａ1 ないしＦ1 及び
Ａ2 ないしＦ2 が与えられる。またスイッチ制御部は、
スイッチ回路Ｕ1 ないしＵ6 のスイッチ素子Ｓ2 ´及び
Ｓ2 にそれぞれ駆動信号Ａ3 ないしＦ3 及びＡ4 ないし
Ｆ4 を与える。

【００８９】スイッチ制御部は、内燃機関の始動時に磁
石回転子をクランク軸の回転方向に回転させるべく、回
転子磁極センサ３の出力が一方のレベル（例えばＨレベ
ル）にあるときに第１グループのタップ端子ｔ1 ，ｔ3
及びｔ5 に中間端子が接続されたスイッチ回路Ｕ1 ，Ｕ
3 及びＵ5 の上段の主スイッチ素子Ｓ1 と、第２グルー
プのタップ端子ｔ2 ，ｔ4 及びｔ6 に中間端子が接続さ
れたスイッチ回路Ｕ2，Ｕ4 及びＵ6 の下段の主スイッ
チ素子Ｓ2 とをオン状態にし、回転子磁極センサの出力
が他方のレベルにあるときに前記第２グループのタップ
端子ｔ2 ，ｔ4及びｔ6 に中間端子が接続されたスイッ
チ回路の上段の主スイッチ素子Ｓ1 と第１グループのタ
ップ端子ｔ1 ，ｔ3 及びｔ5 に中間端子が接続されたス
イッチ回路の下段の主スイッチ素子Ｓ2 とをオン状態に
するように制御する。スイッチ制御部はまた、内燃機関
が始動した後に、各スイッチ回路の上段の主スイッチ素
子Ｓ1 及び下段の主スイッチ素子Ｓ2 を共にオフ状態に
保持するとともに、バッテリ９の充電電流の目標値に応
じて選択した所定数のスイッチ回路の上段の制御用スイ
ッチ素子Ｓ1 ´及び下段の制御用スイッチ素子Ｓ2 ´を
オフ状態にし、他のスイッチ回路の上段の制御用スイッ
チ素子Ｓ1 ´及び下段の制御用スイッチ素子Ｓ2 ´をオ
ン状態に保持するように制御する。

【００９０】図１０に示した回路において、機関が始動
した後ジェネレータとして動作させる際に、スイッチ回
路Ｕ1 ないしＵ6 の制御用スイッチ素子Ｓ1 ´及びＳ2
´を全てオン状態にしたとすると、出力電圧Ｖ対出力電
流Ｉ特性は、図１１の曲線ａのようになり、端子電圧が
ＶB のバッテリに流れる充電電流はＩc3 となる。

【００９１】これに対し、スイッチ回路Ｕ5 及びＵ6 の
制御用スイッチ素子Ｓ1 ´及びＳ2´をオフ状態にする
と、充電電流は曲線ｂのようにＩc2に低下する。また、
スイッチ回路Ｕ3 ないしＵ6 の制御用スイッチ素子Ｓ1
´及びＳ2 ´をオフ状態にすると、充電電流は曲線ｃの
ようにＩc1に低下する。

【００９２】図１０に示したように構成すると、機関が
始動した後、スイッチ回路Ｕ1 ないしＵ6 の制御用スイ
ッチ素子Ｓ1 ´及びＳ2 ´を選択的にオン状態にするこ
とにより、バッテリの充電電流を適宜に変化させること
ができる。

【００９３】図１に示したように構成した場合には、充
電電流がコイルＷ2 に偏って流れるため、電機子反作用
により回転子に偏荷重がかかるが、図１２に示したよう
に、磁石回転子１の極数を２倍（１２極）にするととも
に、固定子２の極数を２倍（１２極）にして、図１３に
示したように、機械角で１８０度離れた位置にある同位
相のコイルにつながるタップ端子どうし（ｔ1 とｔ7 ，
ｔ2 とｔ8 ，ｔ3 とｔ9 ，ｔ4 とｔ10，ｔ5 とｔ11及び
ｔ6 とｔ12）を相互に接続するようにすると、機関が始
動した後、ジェネレータとして動作させる際に、１８０
度離れた対称位置にあるコイルＷ2 及びＷ8 に充電電流
が流れるため、回転子に偏荷重がかかるのを防ぐことが
できる。

【００９４】図１４及び図１５は本発明に係わるスター
タジェネレータの他の構成例を示したもので、図１５に
はコイルが展開された状態で示されている。この例で
は、回転子１が１２極に構成され、電機子鉄心２００に
１２のスロットが設けられて、コイルＷ1 ないしＷ12が
３スロットに跨がって分布巻き（重ね巻き）されてい
る。図１４（Ｂ）においては、一連のスロットにスロッ
ト番号１ないし１２が付されている。コイルＷ1 ないし
Ｗ12はそれぞれの巻き方向を同一にして、電機子鉄心の
スロットに順次重ね巻きされて、閉回路を構成するよう
に直列に接続されている。コイル間の渡り部は電機子鉄
心２００に固定された絶縁樹脂製のフレーム２０２に基
部が埋め込まれて固定された一連のピン２０３に巻き付
けられて、これらのピン２０３，２０３，…からタップ
端子ｔ1 ないしｔ12が引き出されている。コイルＷ1 な
いしＷ12のそれぞれの巻終りの端末部とそれぞれに隣接
するコイルの巻始めの端末部との接続部からそれぞれタ
ップ端子ｔ1 ないしｔ12が引き出されて、これらのタッ
プ端子にスイッチ回路４ないし７の中間端子が接続され
ている。スイッチ回路の構成、及びスイッチ制御部８の
構成は、各スイッチ回路の上段のスイッチ素子としてＰ
チャンネル型のＭＯＳＦＥＴを用いている点を除き、図
１３に示した例と同様である。

【００９５】またこの例では、図１４（Ａ）及び図１５
に示したように、回転子のフライホイール１００に設け
られたボス部１０２の外周に、磁石回転子の磁極と同じ
ように着磁されたリング状の位置検出用磁石２０が取り
付けられていて、この磁石２０の磁極を検出するように
回転子磁極センサ３が設けられている。図示の回転子磁
極センサ３は６番スロットに相応する位置（隣り合うコ
イルＷ5 とＷ8 との間の位置）に配置されている。回転
子磁極センサ３の出力リードはワイヤハーネス２１を通
して外部に導出されてスイッチ制御部８に接続される。

【００９６】図１５はスタータモータとして動作してい
る時の電流ｉの流れを示している。この例では、電機子
電流ｉが流れている各コイルのコイル辺と磁石回転子の
界磁極が１：１で対応して、有効にトルクを発生する。

【００９７】図１４の回転電機をジェネレータとして動
作させた際の充電電流ｉc の流れを図１６に示した。充
電電流ｉc は１８０度離れた対称位置にあるコイルＷ2
及びＷ8 を流れる。

【００９８】この回転電機においては、各巻線が３スロ
ットに跨がって巻かれているため、各コイルの内側にＮ
ＳＮのように３つの界磁極が存在し、各コイルに対して
１対の界磁極を流れる時速が打ち消し合うように配置さ
れる。そのため、各巻線と鎖交する磁束は一極分の磁束
と同じになる。このようにコイルを分布巻きすると、ア
イドリング時の出力電圧がバッテリ電圧に等しくなるよ
うに、充電電流を取り出すコイルを制限しても、充電時
の負荷バランスを良好にすることができる。

【００９９】図１４に示した例では、コイルを３スロッ
トに跨がって巻回しているが、各コイルを５スロットに
跨がって巻回することもできる。コイルを５スロットに
跨がって巻回すると、スタータモータとして動作する際
に働く磁極の数が増えるが、ジェネレータとして動作さ
せた際に発生する電圧は１極にコイルを巻回した場合と
同様であるため、スタータモータ特性とジェネレータ特
性との間の差が大きい場合に有効である。

【０１００】上記の例のように、６個のスイッチ回路を
設ける場合のスイッチ制御部８の具体的回路構成例を図
１７に示した。この例では、回転子磁極センサ３がＨレ
ベルの信号を出力した時に、ボルテージホロワ回路を構
成するように結線された演算増幅器ＯＰ1 と、インバー
タ回路ＩＮＶ1 とＩＮＶ2 ，ＩＮＶ3 とを通してトラン
ジスタＴＲ1 のベースにＬレベルの信号が与えられるた
め、該トランジスタＴＲ1 がオフ状態にされる。またこ
のときトランジスタＴＲ2 のベースにはＨレベルの信号
が与えられて該トランジスタＴＲ2 がオン状態になるた
め、スイッチ回路４及び６のスイッチ素子Ｓ1 のドライ
バを構成するトランジスタＴＲ3 がオン状態になって、
タップ端子ｔ1 ，ｔ3 ，ｔ5 にそれぞれ中間端子が接続
されたスイッチ回路４，６，６の上段のスイッチ素子Ｓ
1 を構成するＦＥＴがオン状態になる。

【０１０１】また回転子磁極センサ３がＨレベルの信号
を出力したときには、演算増幅器ＯＰ2 とインバータＩ
ＮＶ4 とＩＮＶ5 とＩＮＶ6 とＩＮＶ7 とを通してトラ
ンジスタＴＲ4 のベースにＨレベルの信号が与えられる
ため、該トランジスタＴＲ4がオン状態になるが、この
ときトランジスタＴＲ5 のベースにはＬレベルの信号が
与えられて該トランジスタＴＲ5 がオフ状態にあるた
め、スイッチ回路５及び７の上段のスイッチ素子Ｓ1 の
ドライバを構成するトランジスタＴＲ6 はオフ状態にあ
る。

【０１０２】回転子磁極センサ３の出力がＨレベルの時
にはまた、インバータＩＮＶ9 の出力がＬレベルである
ため、トランジスタＴＲ8 がオフ状態にある。このとき
スイッチ回路４及び６の下段のスイッチ素子Ｓ2 を構成
するＦＥＴには駆動信号が与えられないため、該スイッ
チ素子Ｓ2 はオフ状態にある。一方インバータＩＮＶ10
の出力はＨレベルであるため、トランジスタＴＲ9 がオ
ン状態になる。これによりスイッチ回路５及び７の下段
のスイッチ素子を構成するＭＯＳＦＥＴに駆動信号が与
えられるため、該スイッチ素子Ｓ2 がオン状態になる。

【０１０３】回転子磁極センサ３が検出する磁極の極性
が反転してその出力がＬレベルになると、インバータＩ
ＮＶ3 の出力がＨレベルになるため、トランジスタＴＲ
1 がオン状態になり、各トランジスタＴＲ3 へのベース
電流の供給を阻止する。そのため、各トランジスタＴＲ
3 がオフ状態になり、スイッチ回路４及び６の上段のス
イッチ素子Ｓ1 への駆動信号の供給が停止する。これに
より、スイッチ回路４及び６の上段のスイッチ素子Ｓ1
がオフ状態になる。

【０１０４】また回転子磁極センサ３の出力がＬレベル
になると、インバータＩＮＶ6 の出力及びインバータＩ
ＮＶ7 の出力がＨレベルになるため、トランジスタＴＲ
5 がオン状態になる。またこのときインバータＩＮＶ7
の出力がＬベルになるため、トランジスタＴＲ4 がオフ
状態になり、スイッチ回路５及び７の上段のスイッチ素
子のドライバであるトランジスタＴＲ6 がオン状態にな
る。したがって、スイッチ回路５及び７の上段のスイッ
チ素子Ｓ1 がオン状態になる。

【０１０５】回転子磁極センサ３の出力がＬレベルのと
きにはまた、インバータＩＮＶ9 の出力がＨレベルであ
るため、トランジスタＴＲ8 がオン状態になり、トラン
ジスタＴＲ8 ´がオフ状態になる。これにより、スイッ
チ回路４及び６の下段のスイッチ素子Ｓ2 に駆動信号が
与えられるため、該スイッチ素子Ｓ2 がオン状態にな
る。このとき、インバータＩＮＶ10の出力はＬベルであ
るため、トランジスタＴＲ9 がオフ状態になり、トラン
ジスタＴＲ9 ´がオン状態になる。このときスイッチ回
路５及び７の下段のスイッチ素子Ｓ2 には駆動信号が与
えられないため、該スイッチ素子Ｓ2 はオフ状態にな
る。

【０１０６】図１７の回路においては、回転子磁極セン
サ３の出力がＨレベルになる毎に、演算増幅器ＯＰ3 を
通して微分回路３０に矩形波パルスが印加される。この
とき微分回路３０は矩形波パルスの立上がりでトランジ
スタＴＲ7 にパルスを与えるため、該トランジスタＴＲ
7 が短時間オン状態になり、コンデンサＣ1 の電荷を抵
抗Ｒ2 を通して放電させる。トランジスタＴＲ7 がオフ
状態になるとコンデンサＣ1 が抵抗Ｒ3 を通して一定の
時定数で充電されていく。機関の回転数が低く、回転子
磁極センサ３の出力周波数が低い間は、コンデンサＣ1
の放電周期が長く、コンデンサＣ1 を充電する時間が長
いため、該コンデンサの端子電圧は高くなっている。機
関の回転数が上昇し、回転子磁極センサ３の出力周波数
が高くなっていくと、コンデンサＣ1 の放電間隔が短く
なって、コンデンサＣ1 を充電する時間が短くなってい
くため、該コンデンサＣ1 の両端の電圧は低くなってい
く。したがって、コンデンサＣ1 の端子電圧は、機関の
回転数にほぼ反比例して変化する。図示の例では、機関
の回転数が始動完了回転数未満のときにコンデンサＣ1
の端子電圧が抵抗Ｒ4 の両端の基準電圧を超えているよ
うに、回路定数が設定されている。

【０１０７】機関の回転数が始動完了回転数よりも低い
状態では、コンデンサＣ1 の両端の電圧が抵抗Ｒ4 の両
端に得られる基準電圧よりも高いため、比較器ＣＰ1 の
出力はＬレベルになっており、インバータＩＮＶ8 の出
力がＨレベルであるため、インバータＩＮＶ2 及びＩＮ
Ｖ6 の出力がＨレベル及びＬレベルに変化するのが許容
される。機関の回転数が始動完了回転数を超えると、コ
ンデンサＣ1 の両端の電圧が抵抗Ｒ4 の両端に得られる
基準電圧よりも低くなるため、比較器ＣＰ1 の出力がＨ
レベルになり、インバータＩＮＶ8 の出力がＬレベルに
なる。これにより、インバータＩＮＶ2 及びＩＮＶ6 の
出力がＬレベルに保持されるため、トランジスタＴＲ1
がオン状態に保持され、トランジスタＴＲ5 がオフ状態
に保持される。

【０１０８】機関の始動が完了して、その回転数が始動
完了回転数を超えたときには、上記のように、トランジ
スタＴＲ1 がオン状態に保持され、トランジスタＴＲ5
がオフ状態に保持されるため、スイッチ回路４ないし７
の上段のスイッチ素子Ｓ1 は回転子磁極センサの出力の
如何に係わりなく、オフ状態に保持され、スタータモー
タとしての動作が禁止される。

【０１０９】この例では、微分回路３０と、トランジス
タＴＲ7 と、抵抗Ｒ2 及びＲ3 とコンデンサＣ1 とによ
り、回転子磁極センサの出力周波数を電圧信号に変換す
る周波数／電圧変換器が構成されている。

【０１１０】図１７の回路においては、バッテリ９の端
子電圧ＶB が比較器ＣＰ2 に入力されて、基準電圧Ｖr1
と比較される。バッテリの端子電圧ＶB が基準電圧Ｖr1
以下のときには、比較器ＣＰ2 の出力がＨレベルである
ため、インバータＩＮＶ11の出力はＬレベルになってい
る。この状態では、トランジスタＴＲ11及びＴＲ12がオ
フ状態になっており、インバータＩＮＶ1 ，ＩＮＶ5 ，
ＩＮＶ2 及びＩＮＶ10の出力がＨレベルとＬレベルとに
変化するのが許容されている。

【０１１１】バッテリ９の端子電圧ＶB が基準電圧Ｖr1
を超えると、比較器ＣＰ2 の出力がＬレベルになり、イ
ンバータＩＮＶ11の出力がＨレベルになるため、トラン
ジスタＴＲ11及びＴＲ12がオン状態になる。このときイ
ンバータＩＮＶ1 ，ＩＮＶ5，ＩＮＶ2 及びＩＮＶ10の
出力がＬレベルに保持される。このときインバータＩＮ
Ｖ9 の出力及びインバータＩＮＶ10の出力が共にＨレベ
ルになるため、トランジスタＴＲ8 及びＴＲ9 が共にオ
ン状態になり、タップ端子ｔ1 及びｔ2 にそれぞれ中間
端子が接続されたスイッチ回路４及び５の下段のスイッ
チ素子Ｓ2 が共にオン状態になる。これによりコイルＷ
2 が短絡されるため、バッテリ９の充電が停止される。

【０１１２】図１７の回路ではまた、シャント抵抗Ｒ1
の両端に得られる電圧が演算増幅器ＯＰ4 を通して増幅
された後、電流検出信号Ｖi として比較器ＣＰ3 に入力
されて基準電圧Ｖr2と比較される。スタータモータとし
て動作させる際に流れる駆動電流が制限値を超えると、
電流検出信号Ｖi が基準電圧Ｖr2を超えるため、比較器
ＣＰ3 の出力がＬレベルになり、インバータＩＮＶ12の
出力がＨレベルになる。これによりタイマ３１が時限動
作を開始する。タイマ３１が時限動作を完了すると、ト
ランジスタＴＲ13にベース電流が与えられて該トランジ
スタＴＲ13がオン状態にされる。これによりインバータ
ＩＮＶ9 及びＩＮＶ10の出力がＬレベルに保持され、各
スイッチ回路の下段のスイッチ素子Ｓ2 の駆動が停止さ
れて、コイルＷ1 ないしＷ6 への駆動電流の供給が停止
する。

【０１１３】図１８は、６個のスイッチ回路を設ける場
合のスイッチ制御部８の他の具体的回路構成例を示した
もので、この例では、第３スイッチ回路６及び第４スイ
ッチ回路７から充電阻止ダイオード（図１７に示したｄ
1 ，ｄ2 ）が省略されて、代りに、第３スイッチ回路及
び第４スイッチ回路を通してバッテリの充電電流が流れ
るのを阻止するために、タップ選択スイッチが用いられ
ている。

【０１１４】即ち、図１８の例では、第３スイッチ回路
６が、上段のスイッチ素子Ｓ1 と該上段のスイッチ素子
に対して直列に接続された下段のスイッチ素子Ｓ2 とを
有していて、上段のスイッチ素子Ｓ1 をバッテリ９の正
極端子側に向けた状態で該バッテリの両端に接続される
とともに、上段のスイッチ素子Ｓ1 と下段のスイッチ素
子Ｓ2 との間から引き出された中間端子が、第１スイッ
チ回路４の中間端子には接続されていない固定子の第１
グループのタップ端子の少なくとも１つ（図示の例では
ｔ3 ，ｔ5 ）にオンオフ制御が可能な第３スイッチ回路
用タップ選択スイッチＳt3を通して接続されている。

【０１１５】また第４スイッチ回路７は、第３スイッチ
回路６と同様に構成されてその中間端子が第２スイッチ
回路５の中間端子が接続されていない第２グループのタ
ップ端子の少なくとも１つ（図示の例ではｔ4 ，ｔ6 ）
にオンオフ制御が可能な第４スイッチ回路用タップ選択
スイッチＳt4を通して接続されている。

【０１１６】この場合、スイッチ制御部８は、内燃機関
の回転数が始動完了回転数未満のときに各タップ選択ス
イッチＳt3，Ｓt4をオン状態にし、内燃機関の回転数が
始動完了回転数以上になっているときに各タップ選択ス
イッチＳt3，Ｓt4をオフ状態にするように各タップ選択
スイッチを制御するとともに、内燃機関の始動時に磁石
回転子をクランク軸の回転方向に回転させるべく、回転
子磁極センサ３の出力が一方のレベルにあるときに第１
スイッチ回路４及び第３スイッチ回路６の上段のスイッ
チ素子Ｓ1 と第２スイッチ回路５及び第４スイッチ回路
７の下段のスイッチ素子Ｓ2 とをオン状態にし、回転子
磁極センサ３の出力が他方のレベルにあるときに第２ス
イッチ回路及び第４スイッチ回路の上段のスイッチ素子
と第１スイッチ回路及び第３スイッチ回路の下段のスイ
ッチ素子とをオン状態にするように、第１ないし第４ス
イッチ回路をオンオフ制御するように構成される。

【０１１７】図示の例では、タップ選択スイッチＳt3及
びＳt4としてリレーが用いられていて、タップ選択スイ
ッチＳt3を構成するリレーの常開接点ａ3 が第３スイッ
チ回路６の中間端子とタップｔ3 またはｔ5 との間に挿
入され、タップ選択スイッチＳt4を構成するリレーの常
開接点ａ4 が第４スイッチ回路７の中間端子とタップｔ
4 またはｔ6 との間に挿入されている。またタップ選択
スイッチＳt3を構成するリレーのコイルＹ3 及びタップ
選択スイッチＳt4を構成するリレーのコイルＹ4 が互い
に並列に接続され、これらのリレーのコイルの並列回路
がトランジスタＴＲ15のコレクタエミッタ間回路を通し
て図示しない電源に接続されている。そして、比較器Ｃ
Ｐ1 の出力がインバータＩＮＶ15を通してトランジスタ
ＴＲ15のベースに与えられ、機関の回転数が始動完了回
転数より低く、比較器ＣＰ1 の出力がＬレベルになって
いるときに、トランジスタＴＲ15がオン状態になって、
タップ選択スイッチＳt3及びＳt4を構成するリレーを励
磁し、機関の回転数が始動完了回転数以上になり、比較
器ＣＰ1 の出力がＨレベルになっているときに、トラン
ジスタＴＲ15がオフ状態になって、タップ選択スイッチ
Ｓt3及びＳt4を構成するリレーを消勢するようになって
いる。その他の構成は図１７に示したものと同様であ
る。

【０１１８】図１８に示した回路においては、機関の回
転数が始動完了回転数よりも低く、比較器ＣＰ1 の出力
がＬレベルにあるときに、トランジスタＴＲ15がオン状
態になって、タップ選択スイッチＳt3及びＳt4をそれぞ
れ構成するリレーを励磁するため、これらのタップ選択
スイッチを構成するリレーの接点ａ3 ，ａ4 が閉じ、第
３スイッチ回路６及び第４スイッチ回路７の中間端子が
それぞれ所定のタップに接続される。したがって、機関
の始動時には、固定子の全てのコイルに駆動電流が与え
られ、大きな出力トルクが得られる。

【０１１９】機関の回転数が始動完了回転数を超える
と、比較器ＣＰ1 の出力がＨレベルになるため、トラン
ジスタＴＲ15がオフ状態になり、タップ選択スイッチＳ
t3及びＳt4をそれぞれ構成するリレーを消勢する。その
ため、これらのタップ選択スイッチを構成するリレーの
接点ａ3 ，ａ4 が開き、第３スイッチ回路６及び第４ス
イッチ回路７の中間端子がそれぞれ所定のタップから切
り離される。したがって、機関の始動が完了した後は、
固定子の一部のコイルから第１スイッチ回路４及び第２
スイッチ回路５の整流用ダイオードＤ1 ，Ｄ2 により構
成される整流回路を通してバッテリ９に充電電流が流
れ、バッテリの過充電が防止される。その他の動作は図
１７に示した例と同様である。

【０１２０】図１８に示した例では、タップ選択スイッ
チをリレーにより構成したが、このタップ選択スイッチ
はオンオフ制御が可能なスイッチであればよく、必ずし
もリレーに限らない。

【０１２１】図１８に示した例では、タップ選択スイッ
チＳt3及びＳt4をそれぞれ個別のリレーにより構成して
いるが、所要個数の接点を有する１つのリレーを用い
て、タップ選択スイッチＳt3及びＳt4を構成するように
してもよい。

【０１２２】図１７に示した例のように、第３スイッチ
回路及び第４スイッチ回路に充電阻止ダイオードｄ1 ，
ｄ2 を設けることにより、機関が始動した後に第３スイ
ッチ回路及び第４スイッチ回路を通してバッテリに充電
電流が流れるのを阻止するようにした場合には、ダイオ
ードｄ1 ，ｄ2 を通して流れていた電流が遮断する際に
ダイオードｄ1 ，ｄ2 でスパイク電圧が発生し、このス
パイク電圧がノイズとなって制御回路の動作に悪影響を
与える恐れがあるが、図１８に示したように、リレーを
用いると、ノイズ信号が発生するのを防ぐことができ
る。

【０１２３】上記の例では、回転子の磁極数と固定子の
コイル数とを同じにしたが、本発明は一般に回転子がｎ
極（ｎは４以上の偶数）で、固定子にｍ個（ｍ＝ｎ×
α）（αは１以上の整数）のコイルを設ける場合に適用
することができる。

【０１２４】図１７に示した例では、スイッチ制御部８
をハードウェア回路により構成したが、スイッチ制御部
８は、マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行
させることにより実現することもできる。

【０１２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、内燃機
関を始動する際には、固定子の全てのコイルに駆動電流
を流して大きなトルクを発生させることができるため、
機関の始動を支障なく行なわせることができる。また機
関が始動した後は、固定子の一部のコイルから、一部の
スイッチ回路の上段の整流用ダイオードと下段の整流用
ダイオードとにより構成される整流回路を通して、バッ
テリに充電電流が供給されるようにしたため、機関の中
高速回転時にバッテリに過大な充電電流が流れるのを防
ぐことができる。

【０１２６】また本発明によれば、１つの回転子磁極セ
ンサを用いるだけでスタータモータとしての動作を行わ
せることができるので、駆動回路を簡単にすることがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるスタータジェネレータの機械的
部分の構成例を示した正面図である。

【図２】図１のスタータジェネレータを駆動するために
用いる駆動回路の構成を示した回路図である。

【図３】図１及び図２に示したスタータジェネレータを
スタータモータとして動作させる際の回路の状態を示し
た回路図である。

【図４】図１及び図２に示したスタータジェネレータを
ジェネレータとして動作させる際の回路の状態を示した
回路図である。

【図５】（Ａ）は図４を等価回路で表すために、各コイ
ルを単電池で置き換えることを説明する説明図、（Ｂ）
は図４の回路の等価回路を示した回路図である。

【図６】上記スタータジェネレータの動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図７】図１及び図２に示したスタータジェネレータに
おいて、充電電流を増加させるために、充電阻止ダイオ
ードの数を少なくした例を示した回路図である。

【図８】図７の回路の等価回路を示した回路図である。

【図９】図７に示した回路から全ての充電阻止ダイオー
ドを除去した場合の等価回路を示した回路図である。

【図１０】本発明で用いることができるスイッチ回路の
他の構成例を示した回路図である。

【図１１】図１０のスイッチ回路を用いた場合に得られ
るジェネレータの出力電圧対出力電流特性を示した線図
である。

【図１２】本発明に係わるスタータジェネレータの機械
的部分の他の構成例を示した正面図である。

【図１３】図１２のスタータジェネレータを駆動する回
路の構成例を示した回路図である。

【図１４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明に係わる
スタータジェネレータの機械的部分の更に他の構成例を
示した縦断面図及び正面図である。

【図１５】図１４のスタータジェネレータを駆動する回
路の構成例を示した回路図である。

【図１６】図１４のスタータジェネレータを駆動する回
路の他の構成例を示した回路図である。

【図１７】図２に示したスイッチ制御部の具体的構成例
を示した回路図である。

【図１８】図２に示したスイッチ制御部の他の具体的構
成例を示した回路図である。

【図１９】スタータジェネレータを機関に取り付けた状
態を示した断面図である。

【符号の説明】

１…磁石回転子、１００…フライホイール、２…固定
子、２００…電機子鉄心、３…回転子磁極センサ、４…
第１スイッチ回路、５…第２スイッチ回路、６…第３ス
イッチ回路、７…第４スイッチ回路、８…スイッチ制御
部、Ｗ1 〜Ｗ6 …コイル，Ｓ1 …上段のスイッチ素子、
Ｓ2 …下段のスイッチ素子、Ｄ1 …上段の整流用ダイオ
ード、Ｄ2 …下段の整流用ダイオード、ｄ1 …上段の充
電阻止ダイオード、ｄ2 …下段の充電阻止ダイオード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 21/22 Ｈ０２Ｋ 21/22 Ａ Ｍ Ｈ０２Ｐ 6/20 Ｈ０２Ｐ 9/30 Ａ 9/30 6/02 ３５１Ｋ (72)発明者 中川 昌紀 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 (72)発明者 村松 秀一 静岡県沼津市大岡3744番地 国産電機株式 会社内 Ｆターム(参考） 5H560 AA08 BB05 BB12 DA03 DA07 DC12 DC13 EB01 EC10 GG01 HA02 JJ02 JJ03 JJ05 SS02 UA05 XA12 5H590 AA10 AB04 CA07 CA23 CC02 CC05 CC18 CC23 CD01 CD03 CE05 EA01 EA07 EA10 EA13 EB02 FA08 FB01 FC12 FC14 GA02 HA02 HA04 HA27 5H603 AA01 AA09 BB01 BB02 BB05 BB09 BB10 BB13 CA01 CA05 CB01 CB26 CC11 CD02 CD04 CD05 CD14 CD21 CE01 5H607 AA12 BB01 BB02 BB07 BB09 BB14 BB17 BB26 CC01 DD02 DD03 DD19 FF02 FF22 FF24 5H621 AA01 AA03 BB07 GA01 GA04 GB08 HH01 JK15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 等角度間隔で配置されたｎ極（ｎは４以
   上の偶数）の磁石界磁を有して内燃機関のクランク軸に
   取り付けられる磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に順に並ぶように、かつそれ
   ぞれの巻き方向を同一として電機子鉄心に巻回されて、
   閉回路を構成するように順に直列に接続されたｍ（ｍ＝
   ｎ×α）個のコイル（αは１以上の整数）を備えて、第
   １のコイルないし第ｍのコイルのそれぞれの巻終りの端
   末部とそれぞれに隣接するコイルの巻始めの端末部との
   接続点からそれぞれ第１ないし第ｍのタップ端子が導出
   されて、同位相の１つ置きのタップ端子が第１グループ
   のタップ端子を構成し、前記第１グループのコイル接続
   端子と逆位相の他の１つ置きのタップ端子が第２グルー
   プのタップ端子を構成している固定子と、 前記固定子の第１ないし第ｍのコイルの中から選択した
   隣り合う特定の２つのコイルの間に設定した検出位置
   で、該検出位置を通過する前記磁石回転子の磁極がＮ極
   であるかＳ極であるかを検出して、検出した磁極がＮ極
   のときとＳ極のときとで異なるレベルの磁極検出信号を
   出力する回転子磁極センサと、 上段のスイッチ素子と該上段のスイッチ素子に対して直
   列に接続された下段のスイッチ素子と、該下段のスイッ
   チ素子側にアノードを向けた状態で前記上段のスイッチ
   素子に並列に接続された上段の整流用ダイオードと、カ
   ソードを前記上段のスイッチ素子側に向けた状態で前記
   下段のスイッチ素子に並列に接続された下段の整流用ダ
   イオードとを有して、前記上段のスイッチ素子をバッテ
   リの正極端子側に向けた状態で該バッテリの両端に接続
   されるとともに、前記上段のスイッチ素子と下段のスイ
   ッチ素子との間から引き出された中間端子が、前記固定
   子の第１グループのタップ端子の少なくとも１つに接続
   された少なくとも１つの第１スイッチ回路と、 前記第１スイッチ回路と同様に構成されて、中間端子が
   前記第２グループのタップ端子の少なくとも１つに接続
   された少なくとも１つの第２スイッチ回路と、 上段のスイッチ素子と該上段のスイッチ素子のオン時の
   通電方向に対して順方向の上段の充電阻止ダイオードと
   の直列回路からなる上段のアームと、下段のスイッチ素
   子と該下段のスイッチ素子のオン時の通電方向に対して
   順方向の下段の充電阻止ダイオードとの直列回路からな
   っていて前記上段のアームに対して直列に接続された下
   段のアームとを有し、前記上段のアームをバッテリの正
   極端子側に位置させた状態で該バッテリの両端に接続さ
   れるとともに、前記上段のアームと下段のアームとの間
   から引き出された中間端子が、前記第１スイッチ回路の
   中間端子には接続されていない前記固定子の第１グルー
   プのタップ端子の少なくとも１つに接続された少なくと
   も１つの第３スイッチ回路と、 前記第３スイッチ回路と同様に構成されて中間端子が前
   記第２スイッチ回路の中間端子が接続されていない前記
   第２グループのタップ端子の少なくとも１つに接続され
   た少なくとも１つの第４スイッチ回路と、 前記内燃機関の始動時に前記磁石回転子を前記クランク
   軸の回転方向に回転させるべく、前記回転子磁極センサ
   の出力が一方のレベルにあるときに前記第１スイッチ回
   路及び第３スイッチ回路の上段のスイッチ素子と第２ス
   イッチ回路及び第４スイッチ回路の下段のスイッチ素子
   とをオン状態にし、前記回転子磁極センサの出力が他方
   のレベルにあるときに前記第２スイッチ回路及び第４ス
   イッチ回路の上段のスイッチ素子と第１スイッチ回路及
   び第３スイッチ回路の下段のスイッチ素子とをオン状態
   にするように、前記第１ないし第４スイッチ回路をオン
   オフ制御するスイッチ制御部と、 を具備した内燃機関用スタータジェネレータ。
2. 【請求項２】 等角度間隔で配置されたｎ極（ｎは４以
   上の偶数）の磁石界磁を有して内燃機関のクランク軸に
   取り付けられる磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に順に並ぶように、かつそれ
   ぞれの巻き方向を同一として電機子鉄心に巻回されて、
   閉回路を構成するように順に直列に接続されたｍ（ｍ＝
   ｎ×α）個のコイル（αは１以上の整数）を備えて、第
   １のコイルないし第ｍのコイルのそれぞれの巻終りの端
   末部とそれぞれに隣接するコイルの巻始めの端末部との
   接続点からそれぞれ第１ないし第ｍのタップ端子が導出
   されて、同位相の１つ置きのタップ端子が第１グループ
   のタップ端子を構成し、前記第１グループのコイル接続
   端子と逆位相の他の１つ置きのタップ端子が第２グルー
   プのタップ端子を構成している固定子と、 前記固定子の第１ないし第ｍのコイルの中から選択した
   隣り合う特定の２つのコイルの間に設定した検出位置
   で、該検出位置を通過する前記磁石回転子の磁極がＮ極
   であるかＳ極であるかを検出して、検出した磁極がＮ極
   のときとＳ極のときとで異なるレベルの磁極検出信号を
   出力する回転子磁極センサと、 上段のスイッチ素子と該上段のスイッチ素子に対して直
   列に接続された下段のスイッチ素子と、該下段のスイッ
   チ素子側にアノードを向けた状態で前記上段のスイッチ
   素子に並列に接続された上段の整流用ダイオードと、カ
   ソードを前記上段のスイッチ素子側に向けた状態で前記
   下段のスイッチ素子に並列に接続された下段の整流用ダ
   イオードとを有して、前記上段のスイッチ素子をバッテ
   リの正極端子側に向けた状態で該バッテリの両端に接続
   されるとともに、前記上段のスイッチ素子と下段のスイ
   ッチ素子との間から引き出された中間端子が、前記固定
   子の第１グループのタップ端子の少なくとも１つに接続
   された少なくとも１つの第１スイッチ回路と、 前記第１スイッチ回路と同様に構成されて、中間端子が
   前記第２グループのタップ端子の少なくとも１つに接続
   された少なくとも１つの第２スイッチ回路と、 上段のスイッチ素子と該上段のスイッチ素子に対して直
   列に接続された下段のスイッチ素子とを有して、前記上
   段のスイッチ素子をバッテリの正極端子側に向けた状態
   で該バッテリの両端に接続されるとともに、前記上段の
   スイッチ素子と下段のスイッチ素子との間から引き出さ
   れた中間端子が、前記第１スイッチ回路の中間端子には
   接続されていない前記固定子の第１グループのタップ端
   子の少なくとも１つにオンオフ制御が可能な第３スイッ
   チ回路用タップ選択スイッチを通して接続された少なく
   とも１つの第３スイッチ回路と、 前記第３スイッチ回路と同様に構成されて中間端子が前
   記第２スイッチ回路の中間端子が接続されていない前記
   第２グループのタップ端子の少なくとも１つにオンオフ
   制御が可能な第４スイッチ回路用タップ選択スイッチを
   通して接続された少なくとも１つの第４スイッチ回路
   と、 前記内燃機関の回転数が始動完了回転数未満のときに各
   タップ選択スイッチをオン状態にし、前記内燃機関の回
   転数が始動完了回転数以上になっているときに前記各タ
   ップ選択スイッチをオフ状態にするように各タップ選択
   スイッチを制御するとともに、前記内燃機関の始動時に
   前記磁石回転子を前記クランク軸の回転方向に回転させ
   るべく、前記回転子磁極センサの出力が一方のレベルに
   あるときに前記第１スイッチ回路及び第３スイッチ回路
   の上段のスイッチ素子と第２スイッチ回路及び第４スイ
   ッチ回路の下段のスイッチ素子とをオン状態にし、前記
   回転子磁極センサの出力が他方のレベルにあるときに前
   記第２スイッチ回路及び第４スイッチ回路の上段のスイ
   ッチ素子と第１スイッチ回路及び第３スイッチ回路の下
   段のスイッチ素子とをオン状態にするように、前記第１
   ないし第４スイッチ回路をオンオフ制御するスイッチ制
   御部と、 を具備した内燃機関用スタータジェネレータ。
3. 【請求項３】 前記第１ないし第ｍのコイルは電機子鉄
   心に設けられた多数のスロットにコイル導体を挿入する
   ことにより重ね巻きされ、 各コイルの内側に回転子の磁極を複数個存在させるよう
   に、前記重ね巻きのピッチが設定されていることを特徴
   とする請求項１または２に記載の内燃機関用スタータジ
   ェネレータ。
4. 【請求項４】 前記バッテリの両端の電圧が設定値を超
   えたときに前記第１及び第２スイッチ回路の上段のスイ
   ッチ素子をオフ状態に保持した状態で下段のスイッチ素
   子を同時にオン状態にするように制御する電圧調整手段
   が設けられている請求項１ないし３のいずれか１つに記
   載の内燃機関用スタータジェネレータ。
5. 【請求項５】 等角度間隔で配置されたｎ極（ｎは４以
   上の偶数）の磁石界磁を有して内燃機関のクランク軸に
   取り付けられる磁石回転子と、 前記磁石回転子の回転方向に順に並ぶように、かつそれ
   ぞれの巻き方向を同一として電機子鉄心に巻回されて、
   閉回路を構成するように順に直列に接続されたｍ（ｍ＝
   ｎ×α）個のコイル（αは１以上の整数）を備えて、該
   ｍ個のコイルのそれぞれの巻終りの端末部とそれぞれに
   隣接するコイルの巻始めの端末部との接続点からそれぞ
   れｍ個のタップ端子が導出されて、同位相の１つ置きの
   タップ端子が第１グループのタップ端子を構成し、前記
   第１グループのコイル接続端子と逆位相の他の１つ置き
   のタップ端子が第２グループのタップ端子を構成してい
   る固定子と、 前記固定子の第１ないし第ｍのコイルの中から選択した
   隣り合う特定の２つのコイルの間に設定した検出位置
   で、該検出位置を通過する前記磁石回転子の磁極がＮ極
   であるかＳ極であるかを検出して、検出した磁極がＮ極
   のときとＳ極のときとで異なるレベルの磁極検出信号を
   出力する回転子磁極センサと、 前記ｍ個のタップ端子のそれぞれに対して設けられた上
   段のアームと該上段のアームに直列に接続された下段の
   アームとからなっていて、上段のアームをバッテリの正
   極端子側に向けて該バッテリの両端に並列に接続され、
   上段のアームと下段のアームとの間から引き出された端
   子が対応するタップ端子に接続されたｍ個のスイッチ回
   路と、 前記スイッチ回路を制御するスイッチ制御部とを具備
   し、 前記各スイッチ回路の上段のアームは、オン時に前記バ
   ッテリから流出する電流の通電を許容する上段の主スイ
   ッチ素子と、オン時の通電方向を前記上段の主スイッチ
   素子のオン時の通電方向と逆にして該上段の主スイッチ
   素子に対して直列に接続された上段の制御用スイッチ素
   子と、前記上段の主スイッチ素子のオン時の通電方向に
   対して逆方向に向けられて前記上段の主スイッチ素子に
   並列に接続された上段の整流用ダイオードと、前記上段
   の制御用スイッチ素子のオン時の通電方向と逆方向に向
   けられて該上段の制御用スイッチ素子に並列に接続され
   たバイパス用ダイオードとからなり、 前記スイッチ回路の下段のアームは、オン時に前記バッ
   テリに帰還する電流の通電を許容する下段の主スイッチ
   素子と、オン時の通電方向を前記下段の主スイッチ素子
   のオン時の通電方向と逆にして前記下段の主スイッチ素
   子に直列に接続された下段の制御用スイッチ素子と、前
   記下段の主スイッチ素子のオン時の通電方向に対して逆
   方向に向けられて前記下段の主スイッチ素子に並列に接
   続された下段の整流用ダイオードと、前記下段の制御用
   スイッチ素子のオン時の通電方向と逆方向に向けられて
   該下段の制御用スイッチ素子に並列に接続された下段の
   バイパス用ダイオードとからなり、 前記スイッチ制御部は、前記内燃機関の始動時に前記磁
   石回転子を前記クランク軸の回転方向に回転させるべ
   く、前記回転子磁極センサの出力が一方のレベルにある
   ときに前記第１グループのタップ端子に中間端子が接続
   されたスイッチ回路の上段の主スイッチ素子と前記第２
   グループのタップ端子に中間端子が接続されたスイッチ
   回路の下段の主スイッチ素子とをオン状態にし、前記回
   転子磁極センサの出力が他方のレベルにあるときに前記
   第２グループのタップ端子に中間端子が接続されたスイ
   ッチ回路の上段の主スイッチ素子と前記第１グループの
   タップ端子に中間端子が接続されたスイッチ回路の下段
   の主スイッチ素子とをオン状態にするように制御し、前
   記内燃機関が始動した後は、前記各スイッチ回路の上段
   の主スイッチ素子及び下段の主スイッチ素子を共にオフ
   状態に保持するとともに、前記バッテリの充電電流の目
   標値に応じて選択した所定数のスイッチ回路の上段の制
   御用スイッチ素子及び下段の制御用スイッチ素子をオフ
   状態にし、他のスイッチ回路の上段の制御用スイッチ素
   子及び下段の制御用スイッチ素子をオン状態に保持する
   ように構成されていることを特徴とする内燃機関用スタ
   ータジェネレータ。